国产车规级MCU ASIL安全等级的三个基本要素提升

发布时间:2023-12-21 阅读量:2712 来源: 我爱方案网 作者: bebop

导言:在高端的汽车应用中车规级MCU具备更强的算力、更大容量的高性能存储、更高的系统稳定性、更高的功能安全和信息安全等级,这也意味着整个车规级MCU的设计更加复杂。

针对车规级芯片领域,旗芯微推出FC7300系列MCU,填补了国内高端高安全级别车规mcu市场的空白。FC7300全系列对标英飞凌 TC家族控制器,ASIL-D的规格,并覆盖汽车动力、智能底盘、功能安全控制器、域控制器等对安全性和可靠性要求极高的应用领域。
在我爱方案网导入旗芯微FC7300的DI/DW过程中,发现客户青睐其产品的特点包括:内置多个Cortex-M7内核,主频高达300MHz,支持应用ASIL-D + ASIL-B功能安全等级多核配置,集成了8MB 的Flash及11MB SRAM丰富内存资源。

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ASIL等级涵盖的意义

与传统消费类芯片更关注性能、功耗、成本三大指标不同,车规芯片在可靠性、安全性、一致性和长效性等方面要求更高。
汽车电子认证过程复杂,需要较大投入,并尤其重视安全性问题。例如,车规级芯片通常需要通过 AEC-Q 系列、功能安全标准 ISO26262 的认定。AEC-Q 系列认证是车规级芯片的基本门槛。而ISO 26262 标准是汽车供应链厂商的准入门票,此标准定义了汽车安全生命周期和 ASIL 两个关键概念。
ASIL 全称为汽车安全完整性等级,是汽车电控系统的安全防线,用来表示汽车安全等级。主要从严重度 S、暴露度 E 和可控性 C 三个维度进行评估。
严重度S,指的是危害发生对驾驶员或乘客或路人或周边车辆中人员会造成的伤害等级,比如电子锁故障就比刹车故障的严重程度低;可用SX表示,X取值可以是0/1/2/3,级别从低到高,级别越高,伤害越严重。S0无伤害;S1轻微或有限伤害;S2严重或危及生命的伤害(可生还);S3危及生命的伤害(有死亡可能)或致命伤害;
暴露率E,指的是运行场景在日常驾驶过程中发生的概率,比如底盘出现异响比乘员座椅故障暴露率低;可用EX表示, X取值从0至4,共5个等级。E0是几乎不可能暴露于危险中,E4是可能性极高。
可控性C,指的是风险出现时,驾驶员等在多大程度上可以采取主动措施避免损害的发生,如轮胎缓慢漏气比刹车失灵可控性高。可用CX表示,最低C0可控,最高C3几乎不可控,共4个级别。
根据评估后的综合得分可将 ASIL划分为 ASIL-A、B、C、D 四个等级,其中 ASIL D 是安全保障的最严苛等级,只有构成最高危害组合(即:S3+E4+C3)时,才能达到 ASIL D 等级。ASIL 等级越高,危害事件造成不合理风险越大,比如达到 D 级,意味着在系统内单点故障率必须小于 1%。
按要求,不同汽车系统需要达到的安全等级不同:
ASIL A:后灯等部件;
ASIL B:后视摄像头、车头灯、刹车灯、视觉 ADAS 等;
ASIL C:巡航控制等;
ASIL D:安全气囊、防抱死制动系统、动力转向系统等。
高可靠高安全车规MCU,填补国内市场空白
车规级芯片不同于消费类芯片,设计周期可能更长。如果要通过ASIL-B的产品认证,一般可能意味着要增加30%的周期,而如果想要达到ASIL-D产品认证,则意味着要增加接近一倍的周期。
车规芯片的基础与核心是安全,通过了车规级芯片认证,才有入局的资本。
作为车规级MCU领域的佼佼者,旗芯微通过采用自研IP,多核锁步等技术以及应用于车规芯片的六西格玛模拟电路设计流程,设计出覆盖安全标准ISO26262 ASIL-B至ASIL-D的全系列产品家族。公司产品均满足车规AEC-Q100、功能安全标准ISO26262以及各项车规可靠性测试,可广泛应用于车身、汽车仪表、安全、动力、电池管理等领域。

旗芯微产品路线包括二代产品,并自研基础软件和IP。其第一代是单核,基于Arm Cortex-M4,功能安全达到ISO26262 ASIL-B,用于车身的FC4150系列产品;第二代是多核,基于Arm Cortex-M7,功能安全达到ISO26262 ASIL-D,用于域控、电池管理、底盘、驾驶辅助等的FC7300系列产品。

旗芯微FC7300系列MCU
FC7300是旗芯微半导体推出的对标英飞凌 TC家族控制器,满足最高安全等级ASIL-D的规格的高性能MCU产品,并覆盖汽车动力、智能底盘、功能安全控制器、域控制器等应用领域。

旗芯微FC7300系列MCU性能特点:
内核: Corte-M7
主频: 300MHz
FLASH: 8MB(三核)/4M(两核)/2M(单核)可选
SRAM: 1088KB/640KB/512KB
接口: 10/6/4个CAN-FD口,2路I2C接口,8/6路SPI接口,1个千兆网口并支持TSN功能,支持高速网络功能并满足高实时性传输要求。
Input Power:3.3V~5.5V
车规认证:AECQ-100 Grade1(-40度~+125度)
功能安全: ISO 26262  ASIL-D
封装:176LQFP-EP, BGA320
应用场景:
FC7300系列MCU可满足电机控制、电池管理系统、悬挂系统、ESC车身稳定系统、EPS电子助力转向、APA自动泊车、ABS刹车防抱死等场景的应用。
方案案例:

FC7300域控制器评估板



方案简介:
该方案是为子节点或区域节点设计的域控制器,控制器主要作为域节点网关与中央域以及车身传感器等小节点域实现信息交互数据融合。同时还能负责车身相关的控制,提高功能集成度并进一步降低线束长度。控制器集成2颗FC7300 MCU,其中一颗MCU主要负责区域的CAN/LIN/Ethernet信息交互数据融合,另一颗MCU负责协助数据融合以及相关节点的车身控制。
方案特点:

  · 8xLIN,8xCAN/CAN-FD

  · 4x100BaseT1(百兆以太网),2x1000BaseT1(千兆以太网)

  · 1路三相电机驱动,4路直流电机驱动,18路高负载驱动可驱动小电机及Lamp
旗芯微FC4150FXX系列MCU
FC4150FXX系列MCU是旗芯微半导体于2021年底推出的支持AECQ100,Gread1等级,符合ASIL-B功能安全等级的车规级MCU。
旗芯微FC4150系列MCU性能特点:
内核: Corte-M4F/FPU/8KB Cache
主频: 150MHz
FLASH: 2MB/512KB
SRAM: 256KB/128KB
CAN: 6路 (3路支持CAN-FD带增强的RX FIFO解决CAN高速通信延迟现
UART: 6路支持LIN通信
FTU: 8/6个每个FTU支持8通道PWM输出适合一个PMSM驱动
ADC:2个物理ADC,每个ADC支持32个外部通道输入
增强外设:2个PTIMER,2个TRGSEL,支持FOC控制的电流同步采样需求
车规认证:AECQ-100 Grade1(-40度~+125度)
功能安全:ASIL-B
应用场景:
FC4150FXX系列MCU可应用于车载电子后视镜(CMS)、AR-HUD、车身控制、黑匣子(TBox)、电机控制、电池管理系统等场景。
方案案例:

FC4150三电机控制评估板


方案简介:


该方案是单颗FC4150芯片同时控制三个永磁同步电机(PMSM)的开发套件。主控芯片FC4150系列是基于Corex-M4F内核的高性能车规级MCU,芯片集成了先进的电机控制外设,简化了电机控制的硬件设计。


方案特点:


方案支持3 FOC 电机驱动,支持3电机同时启动/分时启动,同时调速/单独调速,支持CAN-FD/LIN 通信。提供相应的应用软件,为PMSM电机控制提供完整的参考实现。 FOC(Field Oriented Control) 支持无传感器方式和HALL方式位置评估。


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